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TEMA 3 Características físicas de los equipos de radiodiagnóstico.

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1 TEMA 3 Características físicas de los equipos de radiodiagnóstico

2 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Producción de rayos X Un sistema para acelerar los electrones: Voltaje. A > V > v e. - + Un material con el que choquen los electrones: Blanco (ánodo). Una fuente de electrones: Filamento caliente Para producir RX necesitamos:

3 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Tubo de Rayos X Todo el proceso de generación de radiación tiene lugar en el tubo de rayos X

4 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Tubo de Rayos X Las partes básicas de un tubo de rayos X son: Ampolla de Vacío Cátodo Filamento Ánodo Blanco Generador de alta tensión Blindaje y filtros Ampolla: todo el proceso de producción de RX tiene lugar en una ampolla de vidrio a la que se ha hecho el VACÍO. Si existiera gas en la ampolla, los electrones interaccionarían con los átomos de este gas

5 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Generador Suministra energía eléctrica al tubo para la producción de RX La energía se emplea con dos fines: Arrancar electrones del filamento Corriente (mA) Acelerar los electrones del ánodo al cátodo Voltaje (kV) Estos parámetros se seleccionan desde la CONSOLA del generador, que se encuentra en general en el exterior de la sala de RX.

6 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Cátodo Filamento de un material metálico Al calentar ciertos materiales, éstos emiten electrones por efecto termoiónico Para calentarlo, se hace pasar una corriente eléctrica por él, con lo que los e- adquieren energía térmica para escapar del metal Mayor Corriente Más ELECTRONES Mayor Temperatura

7 IRD-DR-GR-PW3© CSN– ¿Qué material utilizamos para el cátodo? Wolframio (W) ya que tiene: Alto punto de fusión: para soportar las altas temperaturas alcanzadas. Baja evaporación: para no perder el vacío. Alta emisividad termoiónica.

8 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Tamaño de foco Foco emisor lo más pequeño posible. 2 filamentos de distinto tamaño Foco fino: Mejor calidad de imagen. Menor número de electrones llegan al blanco. Mayor tiempo de disparo mayor posibilidad de movimiento Foco grueso: Peor calidad de imagen mayor penumbra geométrica Menor tiempo de disparo. El calor generado se distribuye sobre una superficie mayor mayor disipación de potencia menor aumento de temperatura.

9 IRD-DR-GR-PW3© CSN– ¿Qué material utilizamos para el ánodo? Wolframio (W) ya que tiene: Alto número atómico (Z): se produce mayor cantidad de radiación de frenado (RX) cuanto mayor es Z del material que forma el blanco Alto punto de fusión: para soportar las altas temperaturas alcanzadas. Baja evaporación: para no perder el vacío. Alta conductividad térmica: para eliminar rápidamente el calor producido (99% de la energía).

10 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Ánodo rotatorio Disco de W ( 10cm) que gira a gran velocidad ( rpm). La corona exterior (blanco) está recortada en ángulo y presenta una inclinación respecto a la perpendicular a la trayectoria de los e. Inclinación Posibilidad de disipar más calor sin aumentar el tamaño real del foco Foco aparente Electrones Disco anódico 1 mm.

11 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Ánodo rotatorio

12 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Foco térmico Foco efectivo Electrones Disco anódico 1 mm. a) b) Foco térmico-Foco de rayos X

13 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Efecto anódico o efecto talón La intensidad de radiación que se emite por el lado del ánodo es menor que la que se emite por el del cátodo por distintos motivos: Inverso del cuadrado de la distancia Distinto espesor de absorbente atravesado (vidrio de la ampolla, aceite, etc.). Distinto espesor de blanco.

14 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Causas del efecto anódico Los r-x no se generan en la superficie del blanco sino a cierta profundidad. La superficie del blanco no es estrictamente plana.

15 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Curvas de carga Representan I en ordenadas (escala lineal) y t en abscisas (escala logarítmica). Las curvas indican para cada kV el límite máximo de selección simultánea de I y t.

16 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Producción de rayos X A mayor temperatura del filamento, mayor número de electrones producidos y por tanto de fotones de rayos X generados corriente (mA) A mayor tiempo de disparo, mayor número de electrones y de fotones de RX generados tiempo (s) Carga (mAs) A mayor voltaje, mayor E de electrones mayor E y número de RX producidos Voltaje: kV

17 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Filtración Sirve para absorber fotones de menor Energía Efectos Endurecimiento del haz Sube la E media del haz. Baja la intensidad global de radiación. Menor dosis en piel al paciente. Mejor contraste de la imagen.

18 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Filtración Filtración inherente: Debida al propio ánodo, envoltura de vidrio del tubo y la ventana de salida. Equivale a mm Al. Está siempre presente. Filtración añadida: Debida a materiales absorbentes colocados a la salida del haz. Tipo y espesor de material que dependen del kV de operación. Suele ser Al sólo o acompañado de espesores adicionales de Cu (> 150 kVp).

19 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Filtración Filtración total: Filtración inherente + Filtración añadida (mm equivalentes de Al). Filtración total mínima: > 1,5 mm de Al para tensiones entre 50 y 70 kV > 2,5 mm de Al para tensiones superiores a 70 kV.

20 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Radiación de fuga Radiación dispersa que sale a través de la coraza. Según especificaciones de ICRP: La radiación de fuga < 1 mGy/h a 1 m del foco y fuera del haz directo trabajando a máxima potencia. Los tubos se construyen para cumplir con estas especificaciones

21 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Radiación dispersa Efectos de la radiación dispersa. Empeora el contraste Mayor ruido de fondo Mayor penumbra Peor resolución La radiación dispersa aumenta al: Aumentar el espesor del paciente Aumentar el tamaño de campo: Colimación Subir los kV: predominio Efecto Compton

22 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Reducción de la radiación dispersa Bajar en lo posible los kV: favorecemos el efecto fotoeléctrico frente al Compton Reducción del espesor: compresión de tejidos (mamografía) Colimación Rejillas antidifusoras

23 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Rejilla Antidifusora tubo RX haz primario paciente haz disperso rejilla receptor de imagen

24 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Rejillas antidifusoras Efectos de la rejilla: Menor radiación dispersa Menor radiación directa transmitida debe aumentarse la dosis al paciente

25 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Colimación Aumento dosis al paciente Órganos críticos Empeora la calidad de imagen Aumento de dosis al personal

26 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Sistemas de imagen Sistemas que permiten obtener una imagen visible a partir de la radiación primaria que emerge del tubo de RX y atraviesa el paciente. Conjunto cartulina-película. Sistemas digitales: CR DR Intensificador de imagen + sistema de TV.

27 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Conjunto cartulina-película Películas radiográficas: emulsión sensible a la radiación compuesta cristales de haluro de plata La energía cedida por la radiación se traduce en la formación de una imagen latente, no visible inmediatamente después de su exposición Mediante una serie de procesos químicos adecuados la imagen latente se convierte en una imagen en la película radiográfica. Las películas van dentro de chasis que incorporan pantallas intensificadoras o cartulinas de refuerzo

28 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Cartulinas de refuerzo Material centelleador: wolframato de Ca o compuestos de tierras raras (La, Gd) con alto rendimiento de fluorescencia. Los diferentes centelleadores emiten en distinta. La película debe presentar alta sensibilidad a dicha buena combinación cartulina-película

29 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Intensificador de imagen Por cada fotón de rayos X absorbido, una pantalla fluorescente emite 3000 fotones de luz. Los fotones de luz llegan al fotocátodo y se forman en él electrones. Estos electrones son enfocados y acelerados hacia el ánodo del tubo intensificador e inciden sobre otra pantalla fluorescente La imagen formada está amplificada en intensidad

30 IRD-DR-GR-PW3© CSN– La imagen se visualiza en un monitor de TV

31 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Sistemas digitales: CR Los fósforos fotoestimulables se utilizan dentro de chasis y se procesan para obtener una imagen digital

32 IRD-DR-GR-PW3© CSN– Sistemas digitales: DR Equipos digitales directos: se sustituyen los portachasis convencionales por paneles detectores La imagen no ha de ser procesada y aparece en pocos segundos en un monitor


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